Walzwerk, insbesondere Kaltwalzwerk

Die Erfindung betrifft ein Walzwerk, insbesondere ein Kalt¬ walzwerk, für die Herstellung von gewalzten Bändern, z.B. aus Stahl, mit Walzgerüsten, die zumindest Stütz- und Arbeits¬ walzen aufweisen und an denen, zumindest ^' teilweise, Einrich- tungen zur Arbeitswalzen-Drehmomentaufteilung, z.B. durch Versprühen von Schmiermitteln, angeordnet sind, wobei zumindest ein Teil der Walzgerüste nur einen Antriebsmotor mit einem Verzweigungsgetriebe, vorzugsweise einem Kamm¬ walzengetriebe, zum Antrieb der Walzen aufweist.

Einrichtungen zur Drehmomentauf eilung und -regelung an Walzgerüsten sind bekannt, z.B. elektrische Schaltungen an Zweimotorantrieben, sogenannten "twin drives". Derartige Walzwerksantriebe haben sich in der Vergangenheit, insbe- sondere in Kaltwalzwerken, vielfach bewährt, sind jedoch relativ aufwendig, verglichen mit einem Einmotorantrieb mit Verzweigungsgetriebe.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die eine ebenso gute geregelte Aufteilung des von den einzelnen Arbeitswalzen auf das Walzband übertragenen Drehmoments erlaubt und dabei kostengünstiger ist als die bekannten "twin drives". Dabei soll auch eine verbesserte Transparenz des Lastabgabeverhaltens jeder Arbeitswalze in jedem Walzgerüst erreicht werden, die es erlaubt, vorzugsweise in Verbindung mit selbstlernenden Modellen, eine bisher mit einfachen, nur aus Stütz- und Arbeitswalzen bestehenden, Walzgerüsten nicht erreichbare Planheit kaltgewalzter Bänder zu erreichen.

Die Hauptaufgabe wird dadurch gelöst, daß das von den einzelnen Arbeitswalzen abgegebene Drehmoment fortlaufend gemessen und die Meßwerte zur Beeinflussung des von der

einzelnen Walze abgegebenen Drehmoments verwendet werden. Die Erfassung des übertragenen Gesamtwalzmoments von Einmotor¬ antrieben durch Messung des vom Antriebsmotor aufgenommenen Stroms oder durch Messung des an den Spindeln übertragenen Drehmoments, ist bekannt. Ein Beispiel zeigt die

DE 38 28 495 AI. Es wurde jedoch nicht erkannt, daß nicht nur eine Ermittlung des Gesamtwalzmoments, sondern auch eine Ermittlung und Regelung der Teilwalzmomente der beiden Arbeitswalzen eine nicht unerhebliche Verbesserung des Umformverhaltens einer Walzstraße, insbesondere in bezug auf die Planheit, bringen kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Beein¬ flussung des von der einzelnen Arbeitswalze abgegebenen Drehmoments, die jeweilige, z.B. aus der EP 0 555 882 AI prinzipiell bekannte, Schmiermittelzugabe geregelt einge¬ stellt wird. So ist es möglich, die auf unterschiedlichen Reibungsverhältnissen an den einzelnen Arbeitswalzen oder in ihren Antriebssträngen, bzw. an der Oberflächenbeschaffen- heit, Durchmesser, Toleranz etc. der Arbeitswalzen beruhen¬ den, Abweichungen der Drehmomentanforderung der einzelnen Antriebsstränge auszugleichen.

Anstelle der Schmiermittelregelung oder auch zu ihrer Ergänzung ist es möglich, daß zur Beeinflussung des von den einzelnen Walzen aufgenommenen Drehmoments die Drehmomentauf- teilung auf die Arbeitswalzen mechanisch oder elektrisch verändert wird, z.B. durch Wellenlageänderungen im Verzwei¬ gungsgetriebe, Wirbelstrombremsen etc. So ist es ebenfalls möglich, die Drehmomentaufteilung auf die Arbeitswalzen günstig zu beeinflussen, wobei insbesondere eine Wirbelstrom¬ bremse eine besonders kurze Reaktionszeit aufweist. Eine auf die austrittsseitigen Kupplungen des Verzweigungsgetriebes aufgesetzte, selektiv wirkende, zweiteilige Wirbelstrom- bremse, erlaubt es sogar, die Einflüsse der Walzenexzentri¬ zität auf das Drehmoment auszusteuern.

Entsprechend erlaubt eine Einstellung der Wellenlagen bei einem Kammwalzengetriebe eine besonders einfach und kosten¬ günstig durchzuführende dauernde Drehmoment-Verteilungs- einstellung, die z.B. während der Inbetriebsetzungsphase durchgeführt werden kann und dann konstant bleibt. So wird eine sich sonst höchstens zufällig einstellende, optimale Dauer-Drehmomentaufteilung und ihre konstante Aufrechterhal¬ tung möglich. Dann kann unter Umständen bei einigen Gerüsten, z.B. den ersten Gerüsten einer Walzstraße, auf eine Einrich- tung zur Nachregelung der Drehmomentverteilung verzichtet werden.

Zur laufenden Kontrolle und/oder auch zur Regelung ist vorge¬ sehen, daß die Drehmomentaufteilung, z.B. die Schmiermittel- zugäbe, derart eingestellt wird, daß das Differenzdrehmoment minimiert wird, zumindest aber einen vorherbestimmten Wert nicht übersteigt.

Zur Durchführung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Walzwerk Drehmomentmeßeinrichtungen im Kraftübertragungsweg zu den Arbeitswalzen aufweist, wobei die Werte der Dreh¬ momentmeßeinrichtungen einer Signalaufbereitung unterzogen und über ein Regelsystem einer Drehmomentaufteilungseinrich- tung, z.B. einer Schmiermittel-Verteileinrichtung, Vorzugs- weise einem Ventilblock für die geregelte Zugabe des Schmier¬ mittels, aufgegeben werden. Die Drehmomentmeßeinrichtungen selbst können z.B. als eine hohe Meßgenauigkeit aufweisende, kapazitiv arbeitende Silizium-Kammfühler ausgebildet sein, wie sie aus der EP 0 354 386 Bl bekannt sind, sie können aber ebenso auch als Dehnmeßstreifenanordnungen oder als Torsions- Inkrementalwert-Differenzzähler ausgebildet sein. Drehmoment¬ meßeinrichtungen, die als Dehnmeßstreifenanordnungen ausge¬ bildet sind, sind bekannterweise nicht langzeitstabil und weisen eine relativ starke Temperaturdrift auf. Diese Dreh- omentmeßeinrichtungen werden daher vorteilhaft allenfalls während der Inbetriebsetzungsphase, z.B. zur Einstellung der Kammwalzengetriebe, verwendet. Demgegenüber sind die

Torsions-Inkrementalwert-DifferenzZähler wesentlich geeigneter für den Dauerbetrieb, insbesondere wenn sie als Lasermeßgeräte ausgebildet sind, die die Winkellage von markierten, vorzugsweise verzahnten, Meßringen abtasten. Derartige Drehmomentmeßeinrichtungen weisen eine wesentlich höhere Auflösung und damit Meßgenauigkeit als die bekannten Torsions-Inkrementalwert-Differenzzähler mit Hall-Sensoren auf.

Das erfindungsgemäße Walzwerk wird vorteilhaft nicht nur mit Walzgerüsten mit Einmotorenantrieben und Verzweigungs- getrieben ausgerüstet, sondern weist auch zumindest teilweise Walzgerüste mit axial verschieblichen Zwischenwalzen oder mit gegeneinander verschwenkbaren Arbeitswalzen auf. Derartige kombinierte Walzwerke sind ebenfalls aus der EP 0 555 882 AI bekannt. Bei den bekannten Walzwerksausführungen wurde jedoch nicht erkannt, daß durch eine Drehmomentaufteilungsregelung der einzelnen Arbeitswalzen in Verbindung mit Modellen, wie sie die nichtvorveröffentlichte PCT/DE 94/00155 beschreibt und die insofern als Bestandteil der Offenbarung anzusehen ist, eine zumindest gleich gute Planheitsregelung bei deutlich geringeren Kosten für das Walzwerk erreicht werden kann.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen, ebenso wie aus den Unteransprüchen, weitere, auch erfindungswesentliche, Einzelheiten entnehmbar sind. Im einzelnen zeigen:

FIG 1 Drehmomentmeßeinrichtungen an den Antriebssträngen eines Walzgerüstes, FIG 2 eine Prinzipschaltung für eine Schmiermittelregelung und FIG 3 ein Walzwerk mit unterschiedlich ausgebildeten Walzgerüsten, wobei die einen Einmotorantrieb aufweisenden Walzgerüste eine Schmiermittelregelung aufweisen.

In FIG 1 bezeichnet 1 ein Getriebe bzw. einen Antriebsmotor für die Verzweigungsgetriebe-Eingangswelle 2, die wie ange¬ deutet, über Kupplungen mit dem Verzweigungsgetriebe 3 und dem Motor bzw. Getriebe 1 verbunden ist. Zwischen dem Verzweigungsgetriebe 3 und dem Walzgerüst 7 sind Antriebs¬ spindeln 5 mit Drehmomentmeßeinrichtungen 4 angeordnet, die über Signalgeber 6 auf eine Signalverarbeitung 8 arbeiten. Von der Signalverarbeitung 8 werden die Drehmomentsignale, wie durch die ausgehenden Pfeile angedeutet, an Drehmoment- aufteilungseinrichtungen weitergegeben. Die Signalübertragung zwischen den Drehmomentmeßeinrichtungen 4 und ihren Signalgebern 6 erfolgt in bekannter Weise, z.B. berührungs- los. Die dargestellte Brückenschaltung, die zu einer Dehnme߬ streifen-Drehmomentmeßeinrichtung gehört, ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Tatsächlich werden für einen

Dauerbetrieb Laser-Inkrementalmeßeinrichtungen des Torsions- winkels an den Spindeln oder zwischen den Spindeln und den Arbeitswalzen bevorzugt.

In FIG 2 bezeichnet 9 den Walzmotor und 10 das Verzweigungs¬ getriebe, z.B. ein Kammwalzgetriebe oder ein Drehmomentauf¬ teilungsgetriebe mit schräg verzahnter, axial beweglicher Zwischenwelle. Von dem Kammwalzgetriebe 10 o.a. gehen Spindeln 22 und 24 mit Drehmomentmeßeinrichtungen 21 und 23 und ggf. Wirbelstrombremsen o.a. zu den Arbeitswalzen 12,13. Dieser direkte Antrieb der Arbeitswalzen 12,13 vom Kammwalz¬ getriebe 10 o.a. aus, der in der Walzwerkstechnik überwiegt, ist keineswegs zwingend. Unter Umständen können die Stütz¬ walzen bei Quartogerüsten oder aber die Zwischenwalzen bei Sechswalzengerüsten angetrieben werden. In Laufrichtung des Bandes 11 vor den beiden Arbeitswalzen 12 und 13 befinden sich beispielhaft zu vorstehende Sprühbalken 14,15 für ein Schmiermittel, die wahlweise direkt auf das Band 11, auf den Walzspalt oder auf die Arbeitswalzen 12 und 13 gerichtet sein können. Über Schmiermittelleitungen sind die beiden Sprüh¬ balken 14 und 15 mit dem Ventilblock 16 mit vorgeschaltetem Verstärker 17 und Regler 18 verbunden, dem in 19 die Werte

der Signalaufbereitung 20 in Differenzschaltung aufgeschaltet sind. Mit M* ist der Sollwert gekennzeichnet, dem vorzugs¬ weise der Wert Null gegeben wird.

Die in FIG 2 gezeigte Drehmomentaufteilungseinrichtung ist lediglich beispielhaft zu verstehen, ebenso sind Wirbelstrom¬ bremsen oder andere Drehmomentbeeinflussungsmittel an den einzelnen Spindeln oder eine selbsttätige oder auch von Hand vorgenommene Drehmomenteinstellung an dem Verzweigungs- getriebe 10, z.B. durch Wellenabstandsänderungen, möglich. Dafür sind dann die Drehmomentmeßeinrichtungen insbesondere als Überwachungseinrichtungen ausgebildet.

Die Schmiermittelzugabe selbst, falls mit einer solchen gearbeitet wird, wird vorteilhaft lediglich zwischen dem Durchlauf einzelner Bänder geregelt, bei einer Regelung während des Durchlaufs eines Bandes würde sie die Planheits¬ regelung, und dabei insbesondere die Aufteilung der Walzkraft auf die einzelnen Gerüste, stören. Je nach Anforderung werden entweder die sofort wirksamen Aufteilungsmittel wie Dreh¬ momentbeeinflussung durch Bremsen o.a., die von Banddurchlauf zu Banddurchlauf eingesetzten Aufteilungsmittel wie die Schmiermittelverteilung oder die nur von Zeit zu Zeit betriebsmäßig neu eingestellten Drehmomentaufteilungsmittel im Kammwalzgetriebe eingesetzt. Drehmomentaufteilungsgetriebe die selbstätig auf den Abtriebswellen stets die Hälfte des Gesamtdrehmoments abgeben, sind von Mehrritzelantrieben bekannt, z.B. für Zementmühlen, Konverterkippantriebe etc.

In FIG 3 bezeichnet 25 bis 28 die Quartogerüste mit Sprüh¬ mitteleinrichtungen 30 bis 37 am Walzspalt bzw. an der Ober¬ bzw, an der Unterseite des Bandes oder an den Arbeitswalzen. Die Schmiermittelzugabeeinrichtungen 30 bis 37 werden durch Ventile oder Ventilblöcke 38 bis 41 mit Schmiermittel versorgt. Die Ventilblöcke 38 bis 41 werden über Regler 42 bis 45 angesteuert. Zur Schmiermittelversorgung dient eine Pumpe 46, die aus einem Sch iermittelvorratsbehälter 47 mit

Schmiermittel versorgt wird. Die Einstellung und Abstimmung der einzelnen Schmiermittelmengen nimmt der Controller 48 vor, der auch Beginn und Ende der Schmiermittelzugäbe in Abhängigkeit vom Durchlauf des Bandes durch das Walzwerk bestimmt. Hierfür sind nicht näher gezeigte Sensoren vorge¬ sehen. Es ist erfindungsgemäß nicht zwingend, daß alle Quarto-Gerüste Drehmomentaufteilungs-Beeinflussungsmittel aufweisen. Insbesondere bei einer gezielten Ausrichtung der Getriebewellen oder bei einer selbsttätig gleichmäßigen Drehmomentverteilung kann bei den ersten Gerüsten auf Dreh¬ momentaufteilungs-Beeinflussungsmittel verzichtet werden, wie durch die nicht ausgezogenen Linien angedeutet.

Anschließend an die einfachen Gerüste mit Einmotorantrieb ist ein Walzwerksteil mit zumindest einem Gerüst 29 mit axial verschieblichen Walzen, ggf. auch mit einer nachgeschalteten Dreirollen-Zugspannungs-Verteilungseinrichtung o. ., vorge¬ sehen. Das Walzgerüst 29 ist dabei nur beispielhaft, es kann sich bei diesem Walzwerksteil ebenso um ein Teil mit mehreren Gerüsten mit axial verschieblichen Walzen, mit schwenkbaren Walzen o.a. handeln, die regelungsmäßig mit einer ebenfalls nicht gezeigten, nachgeschalteten Planheitsmeßrolle zusammenwirken. Derartige, zusammenwirkende, vorteilhafte Anordnungen sind bekannt, z.B. aus der bereits genannten PCT/DE 94/00155.

Aus dieser Schrift sind auch die für die Planheitsregelung vorgesehenen Modelle bekannt, so das Walzspaltmodell, das Walzenbiegemodell, das Walzentemperaturmodell, das Walzen- verschleißmodell und das Zugspannungsverteilungsmodell bei Einsatz einer Dreirollen-Zugspannungsverteilungseinrichtung. Zusammen mit den Planheitsmeßwerten, der Walzkraftverteilung, der Stichabnahme und den allgemeinen Walzdaten ergibt sich so eine Basisautomatisierung des Walzwerks, die aus FIG 6 der genannten Schrift im Zusammenwirken der Regelgrößen ersicht¬ lich ist. So wird erfindungsgemäß mit wesentlich einfacheren und kostengünstigeren Walzgerüsten für den größten Teil des

Walzwerks eine Planheit des gewalzten Bandes erreicht, die bisher nur mit einer wesentlich höheren Zahl aufwendiger Walzgerüste erreichbar war.